过程控制系统与仪表练习题

过程控制系统与仪表练习题

第1章思考题与习题

1-1 过程控制有哪些主要特点？

解答：

1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪⼏部分组成？

解答：

1-4 说明过程控制系统的分类⽅法，通常过程控制系统可分为哪⼏类？

解答：

1-5 什么是定值控制系统?

解答：

1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？⼆者之间有什么关系？

解答：

1-7 试说明定值控制系统稳态与动态的含义。为什么在分析过程控制系统得性能时更关注其动态特性？

解答：

1-8 评价控制系统动态性能的常⽤单项指标有哪些？各⾃的定义是什么？

解答：

。

第2章思考题与习题

2-3 某压⼒表的测量范围为0～10MPa，精度等级为1.0级。试问此压⼒表允许的最⼤绝对误差是多少？若⽤标准压⼒计来校验该压⼒表，在校验点为5MPa时，标准压⼒计上读数为5.08MPa，试问被校压⼒表在这⼀点上是否符合1级精度，为什么？

解答：

2-5 有两块直流电流表，它们的精度和量程分别为

1) 1.0级，0～250mA

2）2.5级，0～75mA

现要测量50mA的直流电流，从准确性、经济性考虑哪块表更合适？

2-11 某DDZ-Ⅲ型温度变送器输⼊量程为200～1000℃，输出为4～20mA。当变送器输出电流为10mA时，对应的被测温度是多少？

2-12 试简述弹簧管压⼒计的⼯作原理。现有某⼯艺要求压⼒范围为1.2±0.05MPa，可选⽤的弹簧管压⼒计精度有1.0、1.5、2.0、2.5和4.0五个等级，可选⽤的量程规格有0～1.6MPa、0～2.5MPa和0～4MPa。请说明选⽤何种精度和量程（见附录E）的弹簧管压⼒计最合适？

2-19 为什么说转⼦流量计是定压式流量计？⽽差压式流量计是变压降式流量计？

2-22 电磁流量计的⼯作原理是什么？它对被测介质有什么要求？

2-24 超声波流量计的特点是什么？

2-28 超声波液位计适⽤于什么场合？

第3章习题与思考题

3-1 什么是控制器的控制规律？控制器有哪些基本控制规律？

3-3 ⽐例控制为什么会产⽣余差？

3-4 试写出积分控制规律的数学表达式。为什么积分控制能消除余差？

3-5 什么是积分时间？试述积分时间对控制过程的影响。

3-7 ⽐例控制器的⽐例度对控制过程有什么影响？调整⽐例度时要注意什么问题？

3-9 试写出⽐例、积分、微分（PID ）三作⽤控制规律的数学表达式。

3-10 试分析⽐例、积分、微分控制规律各⾃的特点，积分和微分为什么不单独使⽤？

3-12 DDZ-Ⅲ型控制器的软⼿动和硬⼿动有什么区别？各⽤在什么条件下？

3-14 PID 调节器中，⽐例度P 、积分时间常数I T 、微分时间常数D T 分别具有什么含义？在调节器动作过程中分别产⽣什么影响？若将I T 取∞、D T 取0，分别代表调节器处于什么状态？

第4章思考题与习题

4-1 ⽓动调节阀主要由哪两部分组成？各起什么作⽤？

4-2 试问调节阀的结构有哪些主要类型？各使⽤在什么场合？

4-4 什么叫调节阀的理想流量特性和⼯作流量特性？常⽤的调节阀理想流量特性有哪些？

4-8 什么叫⽓动调节阀的⽓开式与⽓关式？其选择原则是什么？

4-9 蒸⽓加热器对物料进⾏加热。为保证控制系统发⽣故障时，加热器的耐热材料不被烧坏，试确定蒸⽓管道上调节阀的⽓开、⽓关形式。

4-11 试述电/⽓转换器的⽤途与⼯作原理。

4-14 电动仪表怎样才能⽤于易燃易爆场所？安全⽕花是什么意思？

第5章思考题与习题

5-1 什么是被控过程的数学模型？

5-2 建⽴被控过程数学模型的⽬的是什么？过程控制对数学模型有什么要求？

5-3 建⽴被控过程数学模型的⽅法有哪些？各有什么要求和局限性？

5-4 什么是流⼊量？什么是流出量？它们与控制系统的输⼊、输出信号有什么区别与联系？

5-5 机理法建模⼀般适⽤于什么场合？

5-6 什么是⾃衡特性？具有⾃衡特性被控过程的系统框图有什么特点？

5-7 什么是单容过程和多容过程？

5-9 对图5-40所⽰的液位过程，输⼊量为1Q ，流出量为2Q 、3Q ，液位h 为被控参数，⽔箱截⾯为A ，并设2R 、3R 为线性液阻。

（1）列写液位过程的微分⽅程组；

（2）画出液位过程的框图；

解答：

5-13 应⽤直接法测定阶跃响应曲线时应注意那些问题？

解答：P139

（1）合理地选择阶跃输⼊信号的幅度

（2）试验时被控过程应处于相对稳定的⼯况

（3）要仔细记录阶跃曲线的起始部分

（4）多次测试，消除⾮线性

5-15 实验测得某液位过程的阶跃响应数据如下：

当阶跃扰动为%20=?µ时：

（1）画出液位的阶跃响应曲线；

（2）⽤⼀阶惯性环节加滞后近似描述该过程的动态特性，确定K 、T 、τ。

解答：略

第6章思考题与习题

6-1 简单控制系统由⼏个环节组成？

6-2 简述控制⽅案设计的基本要求。

6-3 简单归纳控制系统设计的主要内容。

6-4 过程控制系统设计包括哪些步骤？

6-7 当被控过程存在多个时间常数时，为什么应尽量使时间常数错开？

6-9 调节阀⼝径选择不当，过⼤或过⼩会带来什么问题？正常⼯况下，调节阀的开度在什么范围⽐较合适？

6-10 选择调节阀⽓开、⽓关⽅式的⾸要原则是什么？

6-11 调节器正、反作⽤⽅式的选择依据是什么？

6-12 在蒸⽓锅炉运⾏过程中，必须满⾜汽-⽔平衡关系，汽包⽔位是⼀个⼗分主要的指标。当液位过低时，汽包中的⽔易被烧⼲引发⽣产事故，甚⾄会发⽣爆炸，为此设计如图6-28所⽰的液位控制系统。试确定调节阀的⽓开、⽓关⽅式和调节阀LC 正、反作⽤；画出该控制系统的框图。

解答：见图2－28

6-13 在如图6-29所⽰的化⼯过程中，化学反应为吸热反应。为使化学反应持续进⾏，必须⽤热⽔通过加热套加热反应物料，以保证化学反应在规定的温度下进⾏。如果温度太低，不但会导致反映停⽌，还会使物料产⽣聚合凝固导致设备堵塞，为⽣产过程再次运⾏造成⿇烦甚⾄损坏设备。为此设计如图6-29所⽰的温度控制系统。试确定调节阀的⽓开、⽓关⽅式和调节阀的TC正、反作⽤；画出该控制系统的框图。

解答：

6-22 如图6-30所⽰热交换器，将进⼊其中的冷却物料加热到设定温度。⼯艺要求热物料温度的C

1，⽽且不能发⽣过热

≤

T?

±

情况，以免造成⽣产事故。试设计⼀个简单控制系统，实现热物料的温度控制，并确定调节阀的⽓开、⽓关⽅式，调节器的正反作⽤⽅式，以及调节器的调节规律。